[发明专利]利用微光学元件的小型激光二极管聚焦组件

说明书

本发明涉及组合在一起的光发射器和聚焦元件的组件。这种组件，例如可用于扫描器或类似装置中用来读取如条形码的光学编码信息。

一激光二极管和聚焦组件典型地包括一激光二极管，至少一个用于聚焦来自该激光二极管的光的透镜元件及用来将该透镜元件固定在距该激光二极管要求距离处以将来自激光二极管的光聚焦在该组件前一预定距离点上的装置。例如，Krichever等人在他们的4,923,281号美国专利中教导过，将一发射和聚焦组件的两个支持部件顶着一置于激光二极管和透镜组之间的偏置弹簧的力套装以调节对该组件发射的光的聚焦。一支持部件连接于激光二极管，而另一支持部件支持着用于聚焦来自该激光二极管的光的透镜组。该第二个支持部件还提供一个椭圆孔用于让光穿过透镜。一系列槽和键部件阻止圆柱形支持部件间的轴向转动。

激光二极管和聚焦组件可以在许多光发射装置中找到应用。例如这样一个组件可被用于一光指示器中，使讲演者在讲座过程中可在一屏幕或展示板上产生一聚焦的可见光束点以指出一特定特征加以强调。在该组件的这类应用中，该组件越大，则使用其的装置亦越大越重。该装置的大的尺寸和重量使得其使用起来不便和累人，特别是对于较长时间的使用。

该激光二极管及聚焦组件目前较好的应用是用作用于读取如条形码符号的光学编码信息的装置的光发射部件。为了进一步强调有关已有技术组件结构的问题，这些问题将在有关条形码读取器的上下文中讨论。

条形码读取器已变得非常普及，因为条形码读取型数据输入系统在很多应用场合中改善了数据输入的效率和精度。这种系统中数据输入的简易性，促进了更频繁和详尽的数据输入，例如提供有效的库存清单、工作进展记录等。然而，为获得这些优点，使用者或雇员必须很愿意经常使用条形码读取器。因此条形码读取器必须容易和便于使用并且在长时间使用中必须产生较小的或不产生疲劳和不舒服。

为了解码一条形码符号并获得一合法信息，条形码读取器扫描条形码符号以产生一个代表所扫描符号的模拟电信号。已知有各种各样的扫描装置。扫描器可以是一棒式读取器，其包括固定在棒内的发射器和检测器，在这种情况下使用者手工地将棒移过条形码符号。在另一种形式中，一个光学扫描器将一束如激光束这样的光束扫描条形码符号，而一个光检测器则检测从条形码符号上反射的光。不论在哪种情况下，光检测器检测来自扫过条形码符号的一个点的反射光，并提供代表编码信息的模拟扫描信号。

在棒状读取器和大多数扫描器中，光源或发射器产生一光学调整的光束以在工作距离处形成一定大小的束斑且该光束射向置于工作距离附近位置的条形码符号以从该符号产生反射。在该取器中使用了一个激光器作为发射器，发射器和光学聚焦部件都可是如前所描述过的单一激光器及聚焦组件的部件。

棒状读取器是手持使用的。在条形码扫描器的很多特定的应用中，要求将光学扫描器也安装在手持的或固定在手上的单中以便于使用者将扫描器指向目标及扣动扳机启动扫过条形码的光束扫描。在这样的手持读取器中，发射器、光学聚焦部件以及它们的外壳在重量和体积上将占一个相当大的比例。如果发射和聚焦组件是大的和重的，那么手持式条形码读取器也将是大的和重的。因此，使用将是不方便的，如果长时间使用，会使用户感到很疲劳。在使用中的不方便和不舒服，将会令使用者对使用条形码数据输入系统的读取器失去兴趣。对经常使用读取器的抵触将使条形码数据输入的目的和优点失败。

在1988年5月11日递交的第07/193,265号普通转让申请中，公开了一种无镜光学扫描器，而在1991年5月13日递交的07/699,417号专利申请中公开了将这种扫描器组装于一模块式扫描器元件系统中以利于在各种不同的外壳形状中使用该扫描器。几种公开的扫描器分别可安装在使用者的胳膊或手上。在1991年11月4日递交的07/787,458号普通转让申请中，公开了一种为用于一戒指安装型外壳的扫描器模块，这种外壳使得使用者可将扫描器戴在一个手指上。这三件公开的专利申请，在这里作为一个整体引作参考。要使扫描器能戴在手上、胳膊上或手指上可实现，则这样的扫描器中的光发射器和光学组件一定是非常小的。通常的一个直径为9.0mm的模块封装，对于这样的扫描器来说是太大了。